面向紅外輻射的大氣傳輸效應(yīng)仿真技術(shù)研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和硬件設(shè)備性能的不斷提高，紅外圖像仿真技術(shù)能夠很好的生成各種不同氣象條件、不同時(shí)刻和季節(jié)下目標(biāo)和背景的紅外圖像，近年來得到迅速發(fā)展，并獲得了廣泛的應(yīng)用。由于紅外輻射在大氣中傳輸時(shí)要受到大氣分子與氣溶膠吸收和散射、大氣湍流散射等大氣傳輸效應(yīng)的影響，結(jié)果將會(huì)嚴(yán)重影響到紅外圖像的質(zhì)量。因此在紅外圖像的仿真過程中，建立并實(shí)現(xiàn)不同條件下的紅外輻射大氣傳輸效應(yīng)模型是十分必要的。本文在深入分析紅外輻射大氣傳輸衰減和畸變效應(yīng)形成機(jī)理、

2、系統(tǒng)總結(jié)相關(guān)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，研究了紅外輻射大氣傳輸衰減、畸變效應(yīng)和基于蒙特卡洛方法的紅外輻射大氣傳輸效應(yīng)仿真模型，為紅外圖像的大氣傳輸效應(yīng)仿真奠定了基礎(chǔ)。
　　首先，運(yùn)用理論分析和經(jīng)驗(yàn)公式相結(jié)合的方法建立了紅外輻射大氣傳輸衰減效應(yīng)模型，進(jìn)行了紅外輻射大氣透射率模擬實(shí)驗(yàn)，并與MODTRAN(MODerateresolutionatmosphericTRANsmission)軟件進(jìn)行了對(duì)比分析，實(shí)驗(yàn)表明本文紅外輻射大氣傳輸衰減效應(yīng)模

3、型在保證精度與可靠性的同時(shí)，有效提高了可操作性和計(jì)算效率。
　　其次，在大氣傳輸理論基礎(chǔ)上，以多種氣象數(shù)據(jù)為參數(shù)，深入分析了典型大氣湍流和氣溶膠調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)模型，建立了基于大氣調(diào)制傳遞函數(shù)的紅外輻射大氣傳輸畸變效應(yīng)模型，并針對(duì)其中關(guān)鍵的大氣湍流和氣溶膠調(diào)制傳遞函數(shù)參數(shù)多種預(yù)測模型的選擇問題，根據(jù)本地實(shí)際氣象參數(shù)的實(shí)驗(yàn)比較分析，確定了符合本地區(qū)特征的參數(shù)模型。
　　然后，重點(diǎn)研究了大氣分子和氣溶膠對(duì)光子的吸收散射衰減

4、效應(yīng)，采用蒙特卡洛方法(MCM)模擬光子在大氣行走中的隨機(jī)碰撞過程，面向紅外輻射統(tǒng)計(jì)計(jì)算氣溶膠和雨霧等粒子的大氣點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)PSF(PointSpreadFunction)，建立了基于蒙特卡洛方法的紅外輻射大氣傳輸效應(yīng)模型，特別適用于紅外圖像雨霧效果的仿真。同時(shí)，針對(duì)蒙特卡洛方法計(jì)算量大、收斂性弱的缺點(diǎn)，在多核處理器平臺(tái)上基于OpenMP(OpenMultipleProcessing)進(jìn)行了并行優(yōu)化處理，有效提高了運(yùn)算效率。
　　最